CN104973666B - 智能化污水无氯消毒杀菌系统 - Google Patents

Abstract

一种智能化污水无氯消毒杀菌系统，其特征是所述的系统包括甲酸贮存箱（1）、双氧水贮存箱（2）、反应箱（5）、投加计量泵（6）、冷却装置、智能控制装置和在线水质检测装置，所述的投加计量泵（6）的输入端接反应箱（5）的输出端，投加计量泵（6）的输出端通过水管伸入污水厂的出水口中并低剂量快速溶入水中在60秒内完成消毒杀菌并快速分解为水和二氧化碳，所述的反应箱（5）的输入端接甲酸贮存箱（1）和双氧水贮存箱（2）的输出端。本发明消毒杀菌效率高，无残留，运行成本低，维护方便。

Description

智能化污水无氯消毒杀菌系统

技术领域

本发明涉及一种水处理技术，尤其是一种污水处理技术，具体地说是一种智能化污水无氯消毒杀菌系统，它可以广泛地应用于城市污水处理、工厂生产污水处理、大分子量生产污水、难解高浓度污水处理等。

背景技术

消毒杀菌技术广泛地应用于水处理领域，是水处理工艺的重要手段之一。现有的消毒杀菌技术主要有以下几类：

1.有氯消毒杀菌。如：氯气，次氯酸钠，二氧化氯等。

2.紫外线消毒杀菌。

3.臭氧消毒杀菌。

4.双氧水消毒杀菌。

5.其他消毒杀菌方式：光催化技术、电场消毒杀菌技术、（铜银）合金消毒杀菌技术等。

上述消毒杀菌技术存在的主要问题是：

1.有氯消毒杀菌技术。

这是一种被广泛用于城市污水消毒杀菌的技术。其中：

氯气消毒杀菌会生成三卤甲烷等致癌物质。而氯气本身就有毒气，储存或使用均需要严格控制。

次氯酸钠消毒杀菌一般采用盐酸（HCl）加氯酸钠（Na₂ClO）反应而成。因盐酸属于危险品和易制毒化学品，市场的采购及运输储存都要求较高。

二氧化氯消毒杀菌一般通过电解食盐水而得，效率较低却耗能很大。

以上几种有氯消毒杀菌法均能产生对人体或自然环境危害的代谢产物，而且其最终产物中氯离子是工业生产中危害非常大的，它能对管道、设备等产生腐蚀作用。因其化学结构的稳定性，氯离子很难被去除

2．紫外线消毒杀菌技术。

紫外线消毒杀菌是利用适当波长破坏微生物细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）的分子结构而起到消毒杀菌作用在使用过程中有以下缺点：

（1）无持续杀菌能力，在紫外线消失后会能再次污染。

（2）浊度及水中悬浮物对紫外线消毒杀菌有较大影响，降低消毒杀菌效果。

（3）紫外线灯套管容易结垢，影响紫外线光的透出和消毒杀菌效果。

（4）相对能耗较大。

3．臭氧杀毒消菌

臭氧杀毒消菌是利用其强氧化性对细菌、细胞壁及其内部DNA、RNA进行破坏起到杀灭作用，在使用过程中有以下缺点：

（1）.臭氧消毒杀菌主要存在的问题是生产设备（火花放电法）庞大、流程复杂，需较高的运行管理水平。臭氧制取率较低（1~2%），电能消耗大，基建设备投资较大、成本很高，不适合用于水量较大的消毒杀菌工艺。

（2）臭氧是一种不稳定的气体，在水中容易分解，单独采用臭氧消毒杀菌很难保证持续的效果。

（3）有研究表明臭氧和有机物反应会生成不饱和醛类，双氧化合物等有毒物质，在含有少量溴化物的时候会产生致癌性产物：主要降解产物有有机物：三溴甲烷、乙腈氯甲烷、1-1二溴酮等。无机性产物有溴酸盐、次溴酸等。其中最要主要的是溴酸盐，其最大允许浓度极低，美国标准为0.01mg/L。

（4）在臭氧处理后再加氯或氯胺会分别生成三氯硝基甲烷和氯化氰均有较大危害。

4．双氧水消毒杀菌

双氧水杀毒消菌也是利用其强氧化性起到消毒杀菌作用，其缺点是：

（1）.双氧水（H₂O₂）可致人体遗传基因（DNA）损伤及基因突变，与各种病变发生关系密切。

（2）.双氧水可导致老鼠及家兔等动物致癌，从而可能对人类具备危险性。

（3）.双氧水可能加速人类衰老进程，其与老年痴呆尤其是早老性痴呆的发生和发展密切相关，作为强氧化剂通过耗损体内抗氧化物质，使抗氧化能力低下，抵抗力下降进一步造成各种疾病。

（4）.双氧水可能导致或加重白内障等眼部疾病，通过呼吸道可导致肺损伤，多次接触可导致人体毛发变白，皮肤变黄等。

（5）.小分子双氧水经口摄入很容易进入体内细胞和组织，可进入自由基反应链造成与自由基相关的许多疾病。

5.其他消毒杀菌方式

由于其自身的局限性：如效率太低、能耗太大、投资太高和稳定性不够等因素不能被水处理市场广泛接受。

发明内容

本发明的目的是针对现有的污水处理存在的残留大、效率低，成本高的问题，设计一种无残留、高效快速的污水无氯消毒杀菌系统。

本发明的技术方案是：

一种智能化污水无氯消毒杀菌系统，其特征是它包括：

一反应箱5，该反应箱5用于生成消毒杀菌所需的过氧甲酸；

一投加计量泵6，该投加计量泵6用于将反应箱5中生成的过氧甲酸按工艺规程的要求和剂量泵送到等处理的污水中；

一甲酸贮存箱1，该甲酸贮存箱1中存放有甲酸，它通过计量泵向反应箱5中泵送反应所需的甲酸；

一双氧水贮存箱2，该双氧水贮存箱中存放有以氧水，它通过计量泵向反应箱5中泵送反应所需的双氧水；

一制冷装置，该制冷装置有冷却液贮存箱3和压缩机4组成，压缩机用于将吸热后的冷却液进行冷却，冷却液通过管道对反应箱5进行冷却，使反应箱5内的反应温度控制在10℃以下；

一智能控制装置，它用于控制甲酸计量泵、双氧水剂量泵、投加计量泵及压缩机的工作，通过控制甲酸计量泵和双氧水剂量泵的开启以保证反应箱中所需的原料供应，产生消毒和杀菌所需的过氧甲酸，通过控制投加计量泵，确保向污水中加入的过氧甲酸的量满足消毒和杀菌所需的10-40PPM的投放剂量，以保证进入污水中的过氧甲酸在60秒内完成消毒杀菌并快速分解为水和二氧化碳；

一在线水质检测装置，它用于在线检测经处理过污水的成份，以便及时调整过氧甲酸的添加量和添加点的数量，启动或关闭相应的投加计量泵6。

所述的其特征是所述的甲酸贮存箱1中安装有液位传感器，以便当甲酸贮存箱1中的甲酸量低于设定值时能向智能控制装置自动报警。

所述的双氧水贮存箱2中安装有液位传感器，以便当双氧水贮存箱2中的双氧水量低于设定值时能向智能控制装置自动报警。

所述的反应箱5中安装有温度传器和液位传感器，温度传感器用于当反应箱5内的温度大于设定值时自动控制压缩机工作，对冷却液进行制冷；液位传感器用于控制反应箱内的过氧甲酸的量，当反应箱的过氧甲酸达到设定值时自动控制甲酸计量泵和双氧水剂量泵停止工作。

所述的甲酸贮存箱1设有催化剂添加装置7。

所述的催化剂添加装置7通过催化剂添加泵向甲酸贮存箱1中添加催化剂，催化剂的加入量为甲酸质量的0.1%-5%，甲酸浓度为20-40%。

所述的催化剂为硫酸。

本发明的技术方案之二是：

一种污水无氯消毒杀菌方法，其特征是首先向甲酸中添加硫酸作为催化剂，其次，利用添加有硫酸的甲酸和双氧水反应生成过氧甲酸，并使所述的反应温度不超过10℃，然后将过氧甲酸按10-40PPM的剂量加入污水中，在60秒内快速溶解在水中并分解为二氧化碳和水，在分解过程中完成消毒和杀菌，实现污水的清洁。

催化剂的加入量为甲酸质量的0.1%-5%，甲酸浓度为20-40%。

所述的反应温度为0-4℃。

本发明的有益效果：

1.消毒杀菌效率高：在10ppm条件下，60S内细菌消灭率达99.8%。

2.最终代谢产物为CO₂与H₂O，不存在对人体有害的产物，不会对设备、管路等产生腐蚀。

3.不受水体环境如温度、浊度等影响而降低消毒杀菌效率。

4.设备结构简单、运行功率小，相比电解法、紫外线法、臭氧发生器等能节省空间约50%、节省运行成本70~80%。

5.能满足自然水厂、城市污水厂等广泛水处理行业。

6.本发明结构简单，制造、安装方便，维护运行成本低。

附图说明

图1是本发明的系统组成结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

如图1所示。

一种智能化污水无氯消毒杀菌系统，它包括：

一反应箱5，该反应箱5用于生成消毒杀菌所需的过氧甲酸，反应液中安装有温度传感器和液位传感器，当反应箱内的反应温度高于设定值（如4摄氏并时），则传感器立即通知智能控制装置启动压缩机进行制冷，当反应箱5中的过氧甲酸的量超过设定液位时，液位传感器立即通知智能控制装置关闭甲酸输送泵和双氧水输送泵停止向反应箱中供应反应所需的原料甲酸和双氧水；

一投加计量泵6，该投加计量泵6用于将反应箱5中生成的过氧甲酸按工艺规程的要求和剂量泵送到等待处理的污水中，投加计量泵的投入量根据水质不同而有所不同，一般在5-40PPM之间即可，投加计量泵可单一设置，也可多台设置，如可在污水原水入厂之前先进行一次较大剂量的灭杀，然后在污水处理中间和出厂之前再进行一次投加，以确保灭杀效果，由于过据甲酸能很快实现灭杀和分解，因此不会对输送管道造成腐蚀和损伤；

一甲酸贮存箱1，该甲酸贮存箱1中存放有甲酸，它通过计量泵向反应箱5中泵送反应所需的甲酸；在酸贮存箱1中可安装一液位传感器，以便当甲酸贮存箱1中的甲酸量低于设定值时能向智能控制装置自动报警。同时为了提高过氧甲酸的生成量，可在甲酸进入反应箱反应前，向甲酸中添加硫酸作为催化剂，催化剂的加入量为甲酸质量的0.1%-5%，甲酸浓度为20-40%；通过低温和添加剂的作用可使过氧甲酸的反应效果达到90%。

一双氧水贮存箱2，该双氧水贮存箱中存放有以氧水，它通过计量泵向反应箱5中泵送反应所需的双氧水；双氧水贮存箱2中安装有液位传感器，以便当双氧水贮存箱2中的双氧水量低于设定值时能向智能控制装置自动报警。

一制冷装置8，该制冷装置有冷却液贮存箱3和压缩机4组成，压缩机用于将吸热后的冷却液进行冷却，冷却液通过管道对反应箱5进行冷却，使反应箱5内的反应温度控制在10℃以下，最佳反应温度为0-4℃；

一智能控制装置9，它用于控制甲酸计量泵、双氧水剂量泵、投加计量泵及压缩机的工作，通过控制甲酸计量泵和双氧水剂量泵的开启以保证反应箱中所需的原料供应，产生消毒和杀菌所需的过氧甲酸，通过控制投加计量泵，确保向污水中加入的过氧甲酸的量满足消毒和杀菌所需的10-40PPM的投放剂量，以保证进入污水中的过氧甲酸在60秒内完成消毒杀菌并快速分解为水和二氧化碳。该智能控制装置9可采用常规信号检测控制电路或其组合加以实现。

一在线水质检测装置10，它用于在线检测经处理过污水的成份并反馈给智能控制装置9，以便及时调整过氧甲酸的添加量和添加点的数量，启动或关闭相应的投加计量泵6。

本发明的工作原理是：

甲酸与双氧水反应生成过氧甲酸（或称过氧化甲酸）

HCOOH+H₂O₂→HCOOOH+H₂O

HCOOOH→H₂O+CO₂↑

过氧甲酸为强氧化剂，其消毒杀菌原理为：利用其强氧化性破坏细菌病毒的细胞膜和DNA、RNA来达到消毒杀菌作用。

过氧化甲酸为无色液体，溶于苯、氯仿与水、乙醇、乙醚等混溶、易挥发。

过氧甲酸接触金属、金属氧化物及还原性物后或蒸馏时易爆炸，所以本发明实施例中的储存、反应、输送等装置均采用PP材质。

实验证明，如仅以甲酸及双氧水反应产生过氧甲酸效率仅为20~30%，但在酸性条件下（甲酸中溶入H₂S0₄进行催化）和冷却环境（温度0~4℃）时其反应效率为90%。

实施例二。

如图1所示。

一种智能化污水高效无氯消毒杀菌方法，取0.1-3升浓度为95%以上的硫酸加入100升浓度为30%的甲酸中搅拌均匀后送入反应箱中，与100升（也可为50升或200升）浓度为30%的双氧水在0-4℃范围内进行反应，生成过氧甲酸（经测算反应效率为90%），将过氧甲酸按10-40PPM的剂量加入污水中，在60秒内快速溶解在水中并分解为二氧化碳和水，在分解过程中完成消毒和杀菌，实现污水的清洁。

具体实施时甲酸、双氧水和硫酸的浓度发生变化时应根据本实施例的比例作适应性调整。

过氧甲酸可单点投加，也可多点投加，一般在60秒内过氧甲酸会快速溶解在水中并分解为二氧化碳和水，在分解过程中完成消毒和杀菌，实现污水的清洁或实现对大分子有机污水的初级处理，为后续的污水处理提供基础。

在各原料和反应单元中均安装有相应的传感器以便为智能控制装置提供所需的控制判别信号，为了检验处理效果，可在出水口设置水质在线检测装置，并将检测信号实时反馈给智能控制装置，为投加量的调整提供依据，实现智能控制，同是为了提高消毒杀菌效果，还可根据需要在不同的部位设置投加计量泵6，实施分段累计灭杀。

过氧化甲酸为无色液体，溶于苯、氯仿与水、乙醇、乙醚等混溶、易挥发。过氧甲酸接触金属、金属氧化物及还原性物后或蒸馏时易爆炸，所以本发明的各原料贮存箱、反应箱、泵、管道等均应采用PP材料加以制造。

本发明未涉及部分如智能控制装置等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种智能化污水无氯消毒杀菌系统，其特征是它包括：

一反应箱（5），该反应箱（5）用于生成消毒杀菌所需的过氧甲酸；所述的反应箱（5）中安装有温度传器和液位传感器，温度传感器用于当反应箱（5）内的温度大于设定值时自动控制压缩机工作，对冷却液进行制冷；液位传感器用于控制反应箱内的过氧甲酸的量，当反应箱的过氧甲酸达到设定值时自动控制甲酸计量泵和双氧水剂量泵停止工作；

一投加计量泵（6），该投加计量泵（6）用于将反应箱（5）中生成的过氧甲酸按工艺规程的要求和剂量泵送到待处理的污水中；

一甲酸贮存箱（1），该甲酸贮存箱（1）中存放有甲酸，它通过计量泵向反应箱（5）中泵送反应所需的甲酸；所述的甲酸贮存箱（1）中安装有液位传感器，以便当甲酸贮存箱（1）中的甲酸量低于设定值时能向智能控制装置自动报警；所述的甲酸贮存箱（1）设有硫酸催化剂添加装置（7）；所述的硫酸催化剂添加装置（7）通过催化剂添加泵向甲酸贮存箱（1）中添加催化剂，催化剂的加入量为甲酸质量的0.1%-5%，甲酸浓度为20-40%；

一双氧水贮存箱（2），该双氧水贮存箱中存放有双氧水，它通过计量泵向反应箱（5）中泵送反应所需的双氧水；所述的双氧水贮存箱（2）中安装有液位传感器，以便当双氧水贮存箱（2）中的双氧水量低于设定值时能向智能控制装置自动报警；

一制冷装置，该制冷装置有冷却液贮存箱（3）和压缩机（4）组成，压缩机用于将吸热后的冷却液进行冷却，冷却液通过管道对反应箱（5）进行冷却，使反应箱（5）内的反应温度控制在10℃以下；

一智能控制装置，它用于控制甲酸计量泵、双氧水剂量泵、投加计量泵及压缩机的工作，通过控制甲酸计量泵和双氧水剂量泵的开启以保证反应箱中所需的原料供应，产生消毒和杀菌所需的过氧甲酸，通过控制投加计量泵，确保向污水中加入的过氧甲酸的量满足消毒和杀菌所需的10-40PPM的投放剂量，以保证进入污水中的过氧甲酸在60秒内完成消毒杀菌并快速分解为水和二氧化碳；

一在线水质检测装置，它用于在线检测经处理过污水的成份，以便及时调整过氧甲酸的添加量和添加点的数量，启动或关闭相应的投加计量泵（6）。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述的反应箱（5）的反应温度为0-4℃。